Thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

- Tại nhà máy Thaco Bus thuộc Khu phức hơp Chu Lai Trường Hải hiện nay dây chuyền sơn còn nhiều công đoạn làm thủ công, chiếm tỷ trọng nhân công lớn, không an toàn trong quá trình thực h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS DƯƠNG VIỆT DŨNG

Phản biện 1: TS Phan Thành Long

Phản biện 2: TS Nhan Hồng Quang

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa

Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 9 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách

khoa

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa -

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- Năm 2018 cùng với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Công ty cổ phần ô tô Trường Hải đẩy mạnh ứng dụng công nghệ mới vào sản xuất kinh doanh để từ bước hội nhập vào sân chơi của khu vực và thế giới, trong sân chơi mới cần phải nâng cao chất lượng, tăng tính hiệu quả trong sản suất và đáp ứng được nhu cầu của khách hàng

- Tại nhà máy Thaco Bus thuộc Khu phức hơp Chu Lai Trường Hải hiện nay dây chuyền sơn còn nhiều công đoạn làm thủ công, chiếm tỷ trọng nhân công lớn, không an toàn trong quá trình thực hiện và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, thẩm mỹ của sản phẩm

Để giải quyết các yêu cầu nêu trên, em chọn đề tài “Thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60” nhằm nâng cao chất

lượng và năng suất của dây chuyền sơn xe buýt

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

- Thiết kế hệ thống sấy sơn màu Thiết kế hệ thống sấy sơn màu có năng suất 10-12 xe/ngày

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

Quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

* Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết

+ Nghiên cứu lý thuyết sơn ô tô

+ Nghiên cứu lý thuyết hệ thống sấy sơn

+ Nghiên cứu lý thuyết công nghệ nhúng tĩnh điện

- Nghiên cứu thực tế

+ Nghiên cứu thực tế tại Xưởng Sơn – Công ty Thaco Bus – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài khi hoàn thành là một tài liệu nghiên cứu tổng hợp về lý thuyết công nghệ sơn tĩnh điện và các công đoạn sơn, thiết kế hệ thống sấy sơn màu trong dây chuyền sản xuất của công ty

- Ý nghĩa thực tiễn: Thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60 góp phần nâng cao công nghệ trong sản xuất Đáp ứng với từng yêu cầu của khách hàng đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm và nâng cao năng suất sản phẩm dây chuyền sơn ô tô buýt tại Công ty Thaco Bus – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

6 Dự kiến kết quả đạt được

- Thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

- Thiết kế hệ thống sấy sơn màu của dây chuyền sơn xe buýt Thaco City B60

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Chương 1: TỔNG QUAN

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3: QUY TRÌNH SƠN KHUNG VỎ XE BUÝT THACO CITY B60

Chương 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY SƠN MÀU

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về công nghệ sơn ô tô và xe buýt Thaco City B60

1.1.1 Giới thiệu một số quy trình sơn

1.1.1.1 Quy trình sơn thân xe của xe Mazda

1.1.1.2 Quy trình sơn cabin xe Tải

1.1.2 Phương pháp sơn không khí

Phun sơn không khí dựa vào dòng khí nén do sự chênh lệch áp suất giữa dòng khí nén đi qua vòi phun với bình chứa sơn, do đó sơn được hút ra khỏi bình, nhờ dòng khí nén đưa tới vòi phun, sơn được

xé tơi thành những hạt nhỏ bám đồng đều trên bề mặt sản phẩm

1.1.3 Phương pháp phun sơn cao áp không có không khí 1.1.4 Phương pháp phun sơn tĩnh điện

+ Phun sơn tĩnh điện

+ Sơn bột tĩnh điện

1.1.5 Phương pháp nhúng tĩnh điện

Dòng một chiều được cấp vào bể sơn và vật thể Lớp sơn tạo

ra dính vào bề mặt vật thể qua một quy trình gọi là sự điện phân Quá trình kết tủa điện phân (ED) là một phương pháp sơn đặc biệt mà nó phân tán trong nước và bám trên bề mặt nền của vật sơn để tạo thành lớp màng đồng đều không hòa tan trong nước

1.1.4.2 Ưu điểm

- Sản xuất trên dây truyền tự động, thời gian sơn rất nhanh (khoảng 3 phút), mức độ tự động hóa cao, năng suất lao động cao

- Độ dày màng sơn đồng đều, khi sơn nhúng tĩnh điện katot

có thể điều chỉnh điện áp để thu được màng sơn dày khoảng 10 - 35μm

- Màng sơn che phủ tốt ở cạnh biên, trong lỗ khe hở hàn,…do đó nâng cao độ bền chống gỉ của sản phẩm Đặc biệt tính thẩm thấu của sơn nhúng tĩnh điện katot mạnh, tính chống gỉ trong lỗ tốt, lớp sơn bề mặt ngoài thích hợp với yêu cầu sản phẩm cao cấp

- Bảo vệ môi trường tốt, an toàn khi làm việc

- Hiệu suất sử dụng sơn cao trên 95%, do độ nhớt của sơn rất thấp, lượng dung dịch chi tiết mang ra ít, lại qua thu hồi siêu lọc tổn thất rất ít

- Màng sơn có bề ngoài đẹp, không có vết, khi sấy độ bằng phẳng tốt Màng sơn nhúng tĩnh điện katot dày, có độ bằng phẳng 83%, không cần sơn lớp giữa

1.1.4.3 Nhược điểm

- Nhiêt độ sấy cao (180 oC), màu sắc màng sơn có một màu,

độ bền khí hậu sơn lót kém

- Đầu tư thiết bị lớn, yêu cầu quản lý chặt chẽ

- Sản phẩm có nhiều kim loại không thể sơn cùng một lúc

- Giá treo cần được thường xuyên làm sạch và đảm bảo dẫn điện tốt

- Sản phẩm chất dẻo, gỗ…là những chất không dẫn điện Không thể sơn nhúng tĩnh điện trên bề mặt sơn lót

1.1.5 Một số hệ thống sấy

1.1.5.1 Phòng sơn xe buýt Yoki Star Trung Quốc

Sử dụng hệ thống gia nhiệt cho không khí bằng cách đốt dầu diesel, đưa không khí nóng đến làm khô bề mặt sơn

- Hệ thống trao đổi nhiệt: Cấu tạo từ thép không gỉ

Hình 1.7 Phòng sơn sấy xe buýt Yoki Star Trung Quốc

- Đầu đốt Diesel của Italy, lượng nhiệt trao đổi nhiệt: 260000

kcal/h, công suất: 232 kW Hình 1.5 Phòng sơn sấy xe buýt Yoki

Star Trung Quốc

- Nhược điểm: Ô nhiễm môi trường do đốt dầu diesel

1.1.5.2 Phòng sơn sấy xe buýt Saima Italya

Sử dụng hệ thống gia nhiệt cho không khí bằng cách đốt khí hóa lỏng LPG, đưa không khí nóng đến làm khô bề mặt sơn

Hình 1.8 Phòng sơn sấy xe buýt Saima Ý

- Kích thước trong (Dài x rộng x cao): 15000 x5000 x5000

m3 / h

- Ưu điểm:

+ Gia nhiệt gián tiếp qua bộ trao đổi nhiệt nên chất lượng sơn đảm bảo

+ Nhiệt độ sấy được kiểm sát liên tục

- Nhược điểm: tổn thất nhiệt trong quá trình sấy lớn

1.2 Giới thiệu về xe buýt Thaco City B60

- Tổng quan về xe buýt Thaco City B60

- Thông số kỹ thuật của xe buýt Thaco City B60

1.3 Quy trình sơn xe buýt hiện tại

1.3.1 Thực trạng quy trình sơn hiện tại

Hình 1.14 Lưu đồ quy trình sơn xe Buýt

- Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào kinh nghiệm và tay nghề của người công nhân

- Chưa có tính công nghệ trong quy trình sơn

- Không đáp ứng được kế hoạch sản xuất khi kế hoạch sản lượng tăng cao

sử dụng sơn màu, phương pháp nhúng tĩnh điện sử dụng cho sơn lót + Thông số kỹ thuật của xe buýt Thaco City B60

- Nghiên cứu về thực trạng quy trình sơn hiện tại, phân tích

ưu, nhược điểm và giải pháp để thiết kế quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

Chương 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Cơ sở lý thuyết về sơn ô tô

2.1.1 Phân loại

2.1.2 Thành phần của sơn

Sơn là một loại chất lỏng có độ nhớt cao, sơn có các thành phần khác nhau, khi chung được hoà trộn với nhau tạo thành một hợp nhất đặc sệt đồng nhất Sơn thường pha loãng với chất pha sơn

để dễ sử dụng Ở sơn hai thành phần thì được bổ sung thêm chất đóng rắn

dễ cháy, độ bằng phẳng kém, gia công lúc ẩm ướt dễ biến trắng dùng

để sơn lót xe ô tô

Sơn Poliurethan: Có màng sơn bóng, cứng, chịu mài mòn tốt,

bám chắc, chịu nhiệt, chịu dung môi, tính bền hoá học cao là loại sơn còn nhiều tính năng tốt Sơn sấy gốc Amin truyền thống và sơn sấy gốc Amin acrylat dùng để sơn bề mặt ô tô, chịu mưa, nắng, axit kém Sơn sấy poliurethan chịu mưa nắng, axit tốt

Sơn

màu

Dung môi

Chất phụ gia

Chất đóng

Sơn nhựa gốc Vinyl, nhựa Polyvinylclorua (PVC): Chịu ăn

mòn hoá học tốt, chịu mài mòn, nhưng độ kết tinh của nhựa rất mạnh, nhựa rất khó hoà tan, không thể làm sơn có dung môi

Sơn hàm lượng chất rắn cao khoảng 80% Có nhiều loại sơn Ankyl, Polieste, Epoxy, Poliurethan, Acrylat…trong đó hàm lượng của sơn Acrylat cao nhất không vượt quá 70% Sơn hàm lượng chất rắn cao, sơn một lần có bề dày hơn 40μm, hiệu suất gia công cao Sơn Acrylat, Poliurethan dùng để làm chất đánh bóng xe ô tô, có độ bóng rất cao, trang trí đẹp

2.1.4 Yêu cầu kỹ thuật đối với sơn ô tô

- Tạo được màng mỏng trên bề mặt vật liệu

- Dễ thi công khi pha với dung môi

- Sức căng bề mặt nhỏ để màng sơn dễ dàng đều

2.2 Cơ sở lý thuyết về quy trình sấy sơn

2.2.1 Cơ chế hình thành màng sơn ướt

- Tác dụng của vật lý

- Tác dụng hóa học:

2.2.2 Quá trình sấy khô sơn

2.2.2.1 Loại dung môi bay hơi

Khi dung môi trong sơn bay hơi, loại sơn này tạo ra một lớp, nhưng vì các phần tử nhựa chưa được kết nối với nhau, sơn có thể bị hòa tan trong chất pha sơn Đặc điểm của loại sơn này là khô nhanh

và dễ sử dụng

2.2.2.2 Loại dung môi phản ứng:

Trong loại sơn này dung môi và chất pha sơn trong sơn bay hơi Hơn nữa, nhựa được sấy khô nhờ phản ứng hóa học

- Điều chỉnh thiết bị sơn tĩnh điện

2.3.2 Nguyên lý hoạt động nhúng tĩnh điện

Dòng một chiều được cấp vào bể sơn và vật thể Lớp sơn tạo

ra dính vào bề mặt vật thể qua một quy trình gọi là sự điện phân Quá trình kết tủa điện phân (ED) là một phương pháp sơn đặc biệt mà nó phân tán trong nước và bám trên bề mặt nền của vật sơn để tạo thành lớp màng đồng đều không hòa tan trong nước

ED tích điện âm ED tích điện dương

Hình 2.10 Nguyên lý sơn tĩnh điện

2.4 Kết luận chương 2

Nghiên cứu lý thuyết về sơn ô tô

Nghiên cứu lý thuyết về quy trình sấy sơn để định hướng thiết

kế hệ thống sấy đạt năng suất và hiệu quả cao

Nghiên cứu công nghệ nhúng tĩnh điện, từ đây định hướng

thiết kế cho dây chuyền sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60: ứng dụng công nghệ nhúng tĩnh điện thay cho công đoạn sơn lót thủ công

Chương 3 - QUY TRÌNH SƠN KHUNG VỎ XE BUÝT

THACO CITY B60 3.1 Quy trình sơn tổng thể

3.1.1 Tổng thể khung vỏ xe buýt Thaco City B60

Khung vỏ xe Thaco City B60 được thiết kế theo kiểu khung vỏ liền khối: Phần sàn, phần bên hông và trần xe gắn liền thành một khối thống nhất

Trong thiết kế khung xe monocoque, khung xe bao gồm cụm bên dưới được tạo thành từ khoang trước, sàn trung tâm và khoang phía sau Ngoài ra, còn có các tấm bên, cùng với bộ phận bên dưới

và trần xe tạo thành khung xe liền khối Các bộ phận bổ sung như cửa, nắp cốp và chắn bùn, phần dưới sàn được hình thành bởi các thanh dọc và chéo

3.1.2 Sơ đồ bố trí quy trình sơn khung vỏ xe Thaco City B60

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City

B60

3.1.3 Diễn giải quy trình sơn khung vỏ xe Thaco City

Nhận khung xe từ xưởng hàn đưa qua trạm tiền xử lý vệ sinh

bề mặt sau đó đưa khung vỏ xe qua bể tẩy dầu để rửa sạch mỡ, dầu Tiếp theo nhúng vào các bể rửa nước, định hình bề mặt để rửa sạch các hợp chất, định hình bề mặt, tạo cho bề mặt lớp chống gỉ tốt Sau

đó nhúng qua bể ED, tại đây khung xe được sơn lót, tiếp tục khung

xe được đưa vào bể UF để rửa sạch và thu hồi sơn Sau đó khung xe được đưa vào phòng sấy, tại đây sơn được sấy đến nhiệt độ cài đặt sẵn, sau đó đưa vào phòng nguội Khung xe được đưa vào trạm chuẩn bị bề mặt, tại đây làm composite, phun foam Sau đó chuyển tới chuyền hoàn thiện để làm masda Khung xe tiếp tục đưa đến trạm sơn lót, sau đó sấy sơn lót Nếu còn lỗi chưa phẳng thì làm mastic Sau đó chuyển khung vỏ xe qua phòng sơn màu, sấy sơn màu Tiếp theo khung xe được chuyển qua trạm sơn chỉ, sấy sơn chỉ, sau đó dọn sơn Sau đó khung xe được chuyển qua trạm sơn bóng và sấy sơn bóng, tiếp theo khung xe được chuyển qua trạm kiểm tra để kiểm tra chất lượng sơn Cuối cùng giao khung xe cho xưởng lắp ráp

3.2 Quy trình sơn khung vỏ xe buýt Thaco City B60

3.2.1 Quy trình tiền xử lý

Khung vỏ xe trước khi sơn phải tiến hành công việc làm bằng phẳng, loại bỏ các loại chất bẩn hoặc phủ lên một lớp màng chuyển hóa học gọi là xử lý bề mặt trước khi sơn Kỹ thuật xử lý bề mặt trước khi sơn là bộ phận quan trọng của kĩ thuật sơn, trong quá trình công nghệ, cần phải chọn chất tẩy rửa, chất điều chỉnh, chất phosphate hóa, chất thụ động, chất oxy hóa Xử lý bề mặt tốt làm cho màng sơn bám chắc với bề mặt của thân xe, đề phòng sự ăn mòn, đạt được mục đích thẩm mỹ và bảo vệ Quá trình xử lý bề mặt trước khi sơn gồm những công đoạn: vệ sinh bề mặt, tẩy dầu, rửa nước,

3.2.4 Chuyền hoàn thiện bề mặt

3.3.2 Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng

3.3.2.1 Phân vùng kiểm tra

3.3.2.2 Tiêu chuẩn độ cứng, độ bám dính, độ va đập, độ bóng Tiêu chuẩn độ cứng, độ bám dính, độ va đập, độ bóng theo bảng 3.31

3.3.2.3 Tiêu chuẩn chất lượng sơn màu

Kiểm tra sau công đoạn sơn bề mặt là một bước quan trọng trước khi sản phẩm được hoàn thiện Sau khi xe được sơn và sấy khô, ta tiến hành kiểm tra toàn bộ bề mặt của xe nhằm phát hiện và đánh dấu các lỗi trong quá trình sơn (các vết xước, lồi, lõm) Nếu đạt

yêu cầu theo tiêu chuẩn trên thì đưa xe sang đánh bước đánh bóng Nếu xe không đạt yêu cầu thì đưa xe về công đoạn chà nhám bề mặt

để sơn lại

Tiêu chuẩn chất lượng sơn màu theo bảng 3.32

3.3.2.4 Hướng dẫn công việc kiểm tra chất lượng sơn

- Kiểm tra chất lượng: kiểm tra chất lượng theo từng công đoạn sơn, các thông số kiểm tra đúng theo các tiêu chuẩn của nhà máy

- Xây dựng hướng dẫn công việc kiểm tra chất lượng sơn

Chương 4 - TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

SƠN MÀU 4.1 Chọn phương pháp sấy

4.1.1 Các phương pháp sấy

4.1.1.1 Sấy tự nhiên

4.1.1.2 Sấy nhân tạo

- Sấy đối lưu (nhiệt nóng): là phương pháp sấy cho tiếp xúc

trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò Sấy đối lưu có nhiều loại: sấy ở nhiệt độ thấp, sấy ở nhiệt độ trung bình và sấy ở nhiệt độ cao Sấy ở nhiệt độ dưới 1000C là sấy ở nhiệt độ thấp, thường sấy ở nhiệt độ 60 - 800C để rút ngắn thời gian

để khô

Ưu điểm:

+ Gia nhiệt đồng đều, màng sơn đồng đều, nhiệt độ sấy trong

phạm vi lớn

+ Rút ngắn thời gian khô của sơn mà vẫn đảm bảo chất lượng sơn dễ áp dụng trong sản xuất dây chuyền công nghiệp

Nhược điểm:

+ Dây chuyền nhiều thiết bị

+ Vốn đầu tư ban đầu lớn

- Sấy bức xạ

4.1.2 Chọn thiết bị sấy

4.1.2.1 Thiết bị sấy đối lưu:

Là thiết bị dùng không khí nóng làm chất tải nhiệt, qua phương thức đối lưu đem nhiệt năng truyền đến sản phẩm và màng sơn

- Ưu điểm:

+ Gia nhiệt đồng đều, màng sơn đồng đều, nhiệt độ sấy trong phạm vi lớn

+ Sử dụng và bảo quản thuận lợi

+ Thiết bị có thể sấy được sản phẩm có hình dạng phức tạp và đồng đều

- Nhược điểm

+ Tăng nhiệt độ chậm, hiệu suất thấp

+ Thiết bị lớn chiếm diện tích lớn

4.1.2.2 Thiết bị bức xạ nhiệt:

- Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy

Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống sấy

1 Đầu đốt; 2 Bộ trao đổi nhiệt; 3 Đường khí đốt ra ngoài; 4 Quạt tuần hoàn không khí nóng; 5 Thiết bị kiểm soát nhiệt độ; 6,7 Quạt hút không khí nóng từ phòng sấy ra ngoài; 8 Đường ống dẫn không khí nóng từ tủ gia nhiệt đến phòng sấy; 9 Đường ống không khí sau khi sấy trở về lại tủ gia nhiệt; 10 Phòng sấy; 11 Tủ gia nhiệt; 12 Lọc của tủ gia nhiệt; 13 Cửa gió vào; 14 Cửa vào; 15 Cửa ra; 16 Khoang không khí nóng; 17 Đường không khí thoát

- Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy

Đầu đốt hút không khí thổi vào, khí gas đốt nóng không khí đến nhiệt độ cài đặt sẵn, sau đó không khí nóng lưu thông qua bộ trao đổi nhiệt, sau đó sản phẩm cháy khí ra ngoài Tại bộ trao đổi nhiệt không khí nóng sẽ trao đổi nhiệt với không khí trong tủ gia nhiệt làm cho không khí trong tủ gia nhiệt nóng lên Quạt tuần hoàn hút không khí nóng từ tủ gia nhiệt đẩy qua phòng sấy Không khí